[发明专利]一种表面热电离质谱仪的设计方法

权利要求书

1.一种表面热电离质谱仪的设计方法，其特征在于，包括：

S1：根据离子透镜系统设计要求和历史数据结果，进行离子透镜系统结构的初步设计，获取离子透镜系统的初始结构参数，并进行三维建模，

S2：利用离子光学模拟软件，模拟从离子源产生的离子束经过离子透镜系统的离子聚焦状态，

S3：判断传输效果是否满足设计要求，若不满足，则修正离子透镜系统的结构参数，并返回步骤S2，若满足，输出离子透镜系统的结构参数；

S4：根据离子光子系统设计要求、步骤S3的模拟结果以及历史数据结果，进行离子光学系统结构的初步设计，获取离子光子系统的初始结构参数，并进行三维建模，

S5：利用三维电磁场仿真计算软件，模拟在设定加速电压时，从离子透镜系统中出来的不同质量的离子束进入离子光子系统的飞行偏转轨迹，

S6：判断聚焦效果是否满足设计要求，若不满足，则修正离子光学系统的结构参数，并返回步骤S5，若满足，输出离子光学系统的结构参数；

S7：根据离子接收器设计要求，以及步骤S6的模拟结果，进行离子接收器参数的设计。

2.根据权利要求1所述的表面热电离质谱仪的设计方法，其特征在于，

所述步骤S1中，根据离子透镜系统设计要求和历史数据结果，进行离子透镜系统结构的初步设计，获取离子透镜系统的结构参数，具体包括：

根据分析质量范围和质量分辨率的设计要求，确定离子透镜系统的加速电压和离子透镜出口狭缝尺寸，根据离子透镜系统的功能需求和历史数据结果确定离子透镜系统的电极组成，根据离子传输效率要求和飞行管道的高度确定离子透镜系统单个电极的狭缝尺寸，根据单个电极的功能和离子透镜系统的加速电压确定该电极的电压，根据离子透镜聚焦公式计算相邻两个电极的间距。

3.根据权利要求2所述的表面热电离质谱仪的设计方法，其特征在于，

所述离子透镜聚焦公式为：

式中，f₁为前一电极的焦距，V1为前一电极电压，V2为后一电极电压，L₁为两电极间距。

4.根据权利要求1所述的表面热电离质谱仪的设计方法，其特征在于，

所述步骤S2中，模拟前设置从离子源产生的离子束的初始参数，所述初始参数包括离子个数、离子束尺寸、能散、离子质量、离子束散角。

5.根据权利要求1所述的表面热电离质谱仪的设计方法，其特征在于，所述步骤S3中，判断传输效果是否满足设计要求，包括：判断离子传输效率和离子束出射散角是否满足设计要求。

6.根据权利要求1所述的表面热电离质谱仪的设计方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述修正离子透镜系统的结构参数，具体包括：

先调整相邻极片的电压，当调整相邻电极的电压无法满足传输效果设计要求时，从前至后依次调整相邻电极间距；若上述两种手段仍然无法满足传输效果设计要求，则重新计算离子透镜系统的结构参数。

7.根据权利要求1所述的表面热电离质谱仪的设计方法，其特征在于，

所述步骤S4中，根据离子光子系统设计要求、步骤S3的模拟结果以及历史数据结果，进行离子光学系统结构的初步设计，获取离子光子系统的结构参数，具体包括：

根据步骤S3模拟所得的离子透镜出口狭缝尺寸和历史数据结果，确定法拉第杯接收器的狭缝尺寸和像差，

根据放大倍数设计要求和质量分辨率计算公式，确定离子光学系统的色散函数和质量色散，

根据历史数据结果确定离子束入射角和/或输入臂，

根据扇形磁场偏转角和中心转弯半径的设计要求，以及扇形磁场离子光学聚焦公式，计算离子束入射角、输入臂、离子束出射角、输出臂。